Θερμοχωρητικότητες

Στην εφαρμογή αυτή διερευνούμε τη μεταφορική, την περιστροφική, και τη δονητική συνεισφορά στη γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο, CV,m.

Δείχνουμε εδώ τον υπολογισμό της θερμοχωρητικότητας από τη συνάρτηση επιμερισμού. Εξετάζουμε ένα μόριο μάζας m σε ένα δοχείο με διαστάσεις X, Y και Z. Η μέση μεταφορική ενέργεια είναι

όπου k είναι η σταθερά του Boltzmann (1,381 x 10-23 J K-1), και NA είναι η σταθερά του Avogadro (6,0221 x 1023 mole-1).

Η μεταφορική συνεισφορά στη γραμμομοριακή θερμοχωρητικότητα υπό σταθερό όγκο είναι

όπου σημειώνουμε ότι 1 kg m2 s-2 = 1 J.

Η μέση περιστροφική συνεισφορά ενός ασύμμετρου γραμμικού στροφέα με γενικό τύπο AB είναι

όπου h είναι η σταθερά του Planck (6,626 x 10-34 J s), T είναι η θερμοκρασία (σε K), mA και mB είναι οι ατομικές μάζες (σε kg), rAB είναι το μήκος του δεσμού A-B, και J το εύρος τιμών του κβαντικού αριθμού.

Για να παραστήσετε γραφικά την περιστροφική ενέργεια, επιλέξτε την καρτέλα Rotational, εισαγάγετε τις τιμές των παραμέτρων και πατήστε New Plot. Το κουμπί Clear διαγράφει όλες τις γραφικές παραστάσεις. Για να δείτε τις τιμές των παραμέτρων σε κάθε γραφική παράσταση πατήστε το κουμπί Legend on/off. Με το κουμπί Redraw επανασχεδιάζεται η γραφική παράσταση, κάτι χρήσιμο όταν θέλετε να αλλάξετε το εύρος των τιμών της μεταβλητής της συνάρτησης. Για να δείτε τις τιμές των μεταβλητών σε ένα σημείο της γραφικής παράστασης, μετακινήστε το δείκτη στο σημείο που θέλετε και έπειτα πατήστε και κρατήστε.

Η μέση περιστροφική ενέργεια ενός διατομικού μορίου στην αρμονική προσέγγιση είναι:

όπου c είναι η ταχύτητα του φωτός (2,998 x 1010 cm s-1), και kf είναι η σταθερά δύναμης.

Για να παραστήσετε γραφικά τη δονητική ενέργεια, επιλέξτε την καρτέλα Vibrational.